معرفی الگوریتم جستجوی هارمونی برای بهینه‌سازی شکل‌های آیرودینامیکی با استفاده از معادلات ناویر-استوکس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

در این پژوهش الگوریتم تکاملی بهینه‌سازی جستجوی هارمونی برای اولین بار، به‌منظور حل مسأله ی بهینه‌سازی شکل‌های آیرودینامیکی توسعه داده شده است. شکل آیرودینامیکی مورد بررسی، ایرفویل بوده و روش پارسس برای معرفی هندسه ی آن استفاده شده است. مسأله، مینیمم سازی تابع هدف آیرودینامیکی به‌روش طراحی بهینه‌سازی معکوس و تابع هدف، اختلاف توزیع فشار ایرفویل در حال بررسی و ایرفویل هدف بوده است. معادلات دوبعدی تراکم پذیر ناویر-استوکس به‌همراه مدل آشفته ی اسپالارت-آلماراس برای مدل سازی جریان مورد استفاده قرار گرفته است. برای افزایش کارایی الگوریتم بهینه‌سازی جستجوی هارمونی، اصلاح جامعی بر روی آن انجام شده است. الگوریتم بهینه‌سازی جستجوی هارمونی اصلاح شده، با تغییر متغیرهای طراحی هندسه ی ایرفویل، درصدد رسیدن به متغیرهای طراحی بهینه و متعاقباً حصول به ایرفویل هدف برآمده است. برای این مهم، الگوریتم از ایرفویل NACA0012 شروع و با نزدیک کردن توزیع فشار به توزیع فشار ایرفویل هدف (RAE2822)، ایرفویل هدف را بازسازی کرده است. برای بررسی دقیق تر و اطمینان از صحت و دقت الگوریتم بهینه‌سازی، این عمل بهینه‌سازی در جهت عکس نیز انجام شده است. یعنی با شروع از ایرفویل RAE2822، ایرفویل NACA0012 بازسازی گشته است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می دهد که استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی جستجوی هارمونی ابزار کارا و قدرتمندی را برای بهینه‌سازی شکل‌های آیرودینامیکی در اختیار می گذارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Introduction of Harmony Search Algorithm for Aerodynamic Shape Optimization Using the Navier-Stokes Equations

نویسندگان [English]

  • F. Jalili
  • M. Malek- Jafarian
  • A. Safavinejad
چکیده [English]

In this work, Harmony Search Meta-Heuristic Optimization Algorithm has been developed for aerodynamic shape optimization problem for the first time. The aerodynamic shape, which has been investigated, is an airfoil with Parces method for its shape parameterization. The problem was minimization of aerodynamic objective function using inverse design method and the objective function has been the deviation of pressure distribution between investigated airfoil and the target airfoil. The 2-Dimensional compressible Navier-Stokes equations have been considered for simulation of flow using Spalart-Almaras turbulence model. A global improvement has been carried out to enhance the efficiency of Harmony Search Algorithm. In improved Harmony Search Algorithm one obtains the optimum design values and target airfoil by changing the airfoil shape design variables. To do this, algorithm starts from NACA0012 airfoil and reconstructs the target airfoil (RAE2822) by making pressure distribution closer to the target airfoil pressure distribution. For more accurate investigation and to make sure about the accuracy of algorithm, this optimization process has also been done in inverse direction. It means that, NACA0012 airfoil has been reconstructed starting from RAE2822 airfoil. The obtained results show that the utilization of Harmony Search Algorithm allows us to obtain an efficient and powerful tool for Aerodynamic Shape Optimization.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Harmony Search Meta-Heuristic Algorithm
  • Aerodynamic Shape Optimization
  • Navier-Stokes Equations
  • Parces Method
  • Inverse Design
CAPTCHA Image